2017 Fiscal Year Annual Research Report
Structural design of thermoelectric nano-composite based on topology optimizaiton
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26246047
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
泉井 一浩 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314228)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 充弘 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10229578)
西脇 眞二 京都大学, 工学研究科, 教授 (10346041)
山田 崇恭 京都大学, 工学研究科, 助教 (30598222)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 熱電素子 / 構造最適化 / ナノ複合構造 / フォノン / 電子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱電素子の複合材料の最適設計のために用いる数値解析法では，フォノンの弾道的な挙動を表現するためにボルツマン輸送方程式を用いている．よって，熱電素子の構造最適化を行い，望ましい材料分布の最適解を得るためには，設計感度を求めることが最も重要な課題であるが，一般的なボルツマン輸送方程式を対象とした感度解析は世界的にみても全く行われていないため，これまでの研究でもこの方法を模索してきた．本年度の研究では，随伴変数法に基づく感度解析の方法を更に進め，より精度の高い解析法の手順を構築した．この新しく開発した感度解析法を，領域全体の温度最小化問題，領域全体のエネルギー最小化問題，特定領域のエネルギー最小化問題等の数値例に適用した．このなかで，導出した新しい感度解析の方法と差分感度を比較し，感度解析に基づく設計感度が極めて高い精度で求めることができ，また物理的に妥当な値になっていることがわかった．さらに，熱伝導率の最小化を，系の温度差最大化問題，出口での熱流束最小化問題として定式化した場合についても，感度解析の計算精度が極めて高いことを確認した．また，この感度解析の方法をレベルセット法に基づく形状最適化に適用し，熱伝導率の低い妥当な形状が得られることを確認した．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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